中職學生對三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制原理圖認識

摘 要：在中職電工電子教學中，三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制是一個重點內(nèi)容。在電工電子實際工作中，各類自動化裝置的電動機驅(qū)動工作部往往需要正、反兩個方向的運動，如主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、搖臂的上升和下降等很多是靠電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制是一個基本的自動控制環(huán)節(jié)，對電工電子教學中較簡單的控制內(nèi)容教師可以在此基礎上做一些刪改，較復雜的控制內(nèi)容可以在此基礎上進行適當?shù)难a充。本文重點介紹在中職電工電子專業(yè)教學中，幾種常見的正反轉(zhuǎn)控制電路的安裝與調(diào)試中的常見問題及解決方案。

三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制原理圖1

    為了使電動機能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，可采用兩只接觸器KM1、KM2換接電動機三相電源的相序，但兩個接觸器不能吸合，如果同時吸合將造成電源的短路事故，為了防止這種事故，在電路中應采取可靠的互鎖，上圖為采用按鈕和接觸器雙重互鎖的電動機正、反兩方向運行的控制電路。線路分析如下：
一、正向啟動：1、合上空氣開關QF接通三相電源2、按下正向啟動按鈕SB3，KM1通電吸合并自鎖，主觸頭閉合接通電動機，電動機這時的相序是L1、L2、L3，即正向運行。
二、反向啟動：1、合上空氣開關QF接通三相電源2、按下反向啟動按鈕SB2，KM2通電吸合并通過輔助觸點自鎖，常開主觸頭閉合換接了電動機三相的電源相序，這時電動機的相序是L3、L2、L1，即反向運行。
三、互鎖環(huán)節(jié)：具有禁止功能在線路中起安全保護作用1、接觸器互鎖：KM1線圈回路串入KM2的常閉輔助觸點，KM2線圈回路串入KM1的常閉觸點。當正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈通電動作后，KM1的輔助常閉觸點斷開了KM2線圈回路，若使KM1得電吸合，必須先使KM2斷電釋放，其輔助常閉觸頭復位，這就防止了KM1、KM2同時吸合造成相間短路，這一線路環(huán)節(jié)稱為互鎖環(huán)節(jié)。2、按鈕互鎖：在電路中采用了控制按鈕操作的正反傳控制電路，按鈕SB2、SB3都具有一對常開觸點，一對常閉觸點，這兩個觸點分別與KM1、KM2線圈回路連接。例如按鈕SB2的常開觸點與接觸器KM2線圈串聯(lián)，而常閉觸點與接觸器KM1線圈回路串聯(lián)。按鈕SB3的常開觸點與接觸器KM1線圈串聯(lián)，而常閉觸點壓KM2線圈回路串聯(lián)。這樣當按下SB2時只能有接觸器KM2的線圈可以通電而KM1斷電，按下SB3時只能有接觸器KM1的線圈可以通電而KM2斷電，如果同時按下SB2和SB3則兩只接觸器線圈都不能通電。這樣就起到了互鎖的作用。
四、電動機正向（或反向）啟動運轉(zhuǎn)后，不必先按停止按鈕使電動機停止，可以直接按反向（或正向）啟動按鈕，使電動機變?yōu)榉捶较蜻\行。
五、電動機的過載保護由熱繼電器FR完成。
 
三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制原理圖2
　　在選擇斷路器時，我們不僅要關注斷路器的延遲曲線等主要指標，還應重視它的很多次要功能，這些常容易被忽略的性能不僅能為一個良好的設計錦上添花，而且還能幫助工程師們?yōu)槠鋺�用設計精密的保護電路。
　　目前市面上有許多配備了各種可選功能的斷路器，這些功能對于電路保護設計很有幫助。下面列出的是一些較為常見的功能。
　　輔助接點（輔助開關）：它們是與主接點電隔離的接點，適用于報警和程序開關。輔助接點可用于向操作人員或控制系統(tǒng)告警，發(fā)出警報，或在重要應用中接通備用電源。
　　傳動：傳動器類型的選擇不僅是出于美觀的考慮。具有開關速度是通/斷開關兩倍的傳動搖桿開關的斷路器能夠節(jié)約成本和電路板空間。推挽式傳動器在遇到突發(fā)事件時最為穩(wěn)定。
　　分流端子：傳統(tǒng)斷路器被認為是“串聯(lián)跳閘”的，這是因為接點、電流感應元件和負載都是串聯(lián)的。分流端子從主電路分出支路，這樣可將次級負載接入。如果初級負載發(fā)生了短路或過載，斷路器將跳閘并切斷兩個負載的電源。
　　與輔助接點不同，分流端子是接到位于開關接點和電流感應元件之間的斷路器載流通路的，這意味著第二個負載不受過載或短路保護�？梢圆捎靡粋�獨立的斷路器來保護次級電路，否則該電路只可用于具有內(nèi)置保護電路的設備。 
　　復式控制（遙控跳閘或繼電器跳閘）：復式控制斷路器將兩個彼此電隔離的感應元件組合起來以實現(xiàn)多項功能。例如，復式控制斷路器可利用遙控傳動器或感應器來進行傳統(tǒng)的過流保護以及電路斷接。遙控跳閘是復式控制的一個例子，通常被稱為“繼電器跳閘”。
　　低壓跳閘：這是斷路器中一個獨立的電壓敏感元件，如果電壓降到預定值以下，它將使主接點開路。具有低電壓跳閘的開關斷路器被廣泛用于有線連接電器的通/斷控制。安全管理部門要求這些電器在發(fā)生掉電時必須切斷電源，以避免電源恢復時電器突然重新啟動的危險。
　　自動跳閘：一個自動跳閘的斷路器在故障期間不會一直保持閉合—因為開關裝置不會因強行保持傳動器接通而失效。在一個完全自動跳閘的設計中，當傳動器被保持在“接通”位置時，主接點在發(fā)生故障之后將始終保持開路。一些被稱為“循環(huán)自動跳閘”的斷路器在故障期間不能強行保持接通狀態(tài)，但如果傳動器一直處在“接通”的位置，則它們將周期性地接通和斷開。如果斷路器安裝在容易夠得著的地方（即未封閉），則應采用自動跳閘斷路器。
六、倒順開關正反轉(zhuǎn)控制線路的安裝與調(diào)試模塊的特點分析：
　　在中職電工電子教學中，倒順開關正反轉(zhuǎn)控制線路所用電器較少，線路比較簡單，操作人員勞動強度大，操作安全性差。在倒順接法安裝時，學生的一些常見問題有：一是開關的金屬外殼是否可靠接地。接地線連接倒順開關是否接到指定的接地螺釘上，切忌接在開關的罩殼上。二是進出線接線是否接錯。接線時，應看清開關線端標記，保證標記為L1、L2、L3接電源，標記為U、V、W接電動機，否則會造成兩線電源短路。三是倒順開關的操作順序是否正確。四是若作為臨時性裝置安裝時，如將倒順開關安裝在墻壁上時，接到電動機的引線可采用塑料銅線或橡套電纜線，并采用金屬軟管保護；若將開關和電動機一起安裝在同一金屬結構件上或支架上，開關的電源進線必須采用四角插頭和插座連接，并在插座前裝熔斷器或再加裝隔離開關�？梢苿拥囊�線必須完整無損，不得有接頭。引線的長度一般不超過2m。
　　學生在調(diào)試時的注意事項：一是電動機由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)。應先使電動機停轉(zhuǎn)，然后再把手柄扳到倒向的位置，使其反轉(zhuǎn)。若直接由順變倒，電動機的定子繞組會因為電源突然反接而產(chǎn)生很大的反向電流，易使電動機定子繞組因過熱而損壞。二是調(diào)試時電動機不啟動或電動機缺相可能使熔斷器的熔體熔斷、倒順開關操作失控、倒順開關動靜觸頭接觸不良。查明原因后更換熔體、修復或更換倒順開關，對觸頭進行修整。這些應是教師指導的重點。
七、電動機接觸器控制線路的安裝與調(diào)試模塊的教學分析：
　　在電工電子教學中，我們采用接觸器來控制電動機的正反轉(zhuǎn)，可以大大減輕勞動強度，但電路相對復雜。學生在實習安裝時有以下常見問題。
　　1.接線常見故障：
　　接觸器連鎖觸頭接線沒有正確連接兩個接觸器，即正轉(zhuǎn)的接觸器和反轉(zhuǎn)的接觸器沒有分別用正轉(zhuǎn)按鈕和反轉(zhuǎn)按鈕控制。教師要提醒學生注意兩個接觸器的主觸頭所接的電源相序不同，其相應的控制電路有兩個接觸器連鎖觸頭，如果連接錯誤會造成主電路中兩相電源短路。一般我們采取的措施就是在正反轉(zhuǎn)控制電路中分別串接對方接觸器的一對常閉輔助觸頭。在調(diào)試時，我們應先合上QF，再按下SB1及SB3，看控制是否正常，并在按下SB1后，再按下SB2，觀察有無連鎖作用。
　　2.學生實習排除故障常見原因：
　　（1）鐵芯吸不上或吸力不足。原因：電流電壓過低、線圈技術參數(shù)不符合使用要求、線圈燒斷或斷線、卡住、生銹、彈力過大。
　�。�2）鐵芯不放開或釋放過慢。原因：觸頭熔焊或壓力過小、卡住、生銹、磁面有油污或塵埃、剩磁過大（鐵芯材料或加工問題）。
　　（3）線圈過熱或燒毀：鐵芯不能完全吸合。原因：使用條件不符、操作頻率過高（交流）、空氣潮濕或含有腐蝕性氣體。
　�。�4）電磁鐵噪聲過大。原因：電壓過低、壓力過大、磁面不平、有油污、塵埃、斷路環(huán)斷裂。
　�。�5）觸頭熔焊。原因：操作頻率過高或過負荷、觸頭表面有金屬顆粒突起或異物、有卡住現(xiàn)象。
　　解決這些問題對于教學效果的提升非常重要。
八、電動機接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制電路模塊的教學分析：
　　教學中對于接觸器連鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的優(yōu)點是安全可靠的，缺點是操作不便。用接觸器控制電動機的正反轉(zhuǎn)，大大減輕了勞動強度，但電路要相對復雜；用按鈕連鎖正反做控制線路的優(yōu)點是操作方便，不需按動停止按鈕，可以直接進行正反轉(zhuǎn)切換，但缺點是容易產(chǎn)生相間短路。如：當接觸器主觸頭熔焊或者被異物卡住時，即使接觸器線圈失電，其主觸頭也沒有分斷，這時按下開關，得電動作，主觸頭閉合，就會造成相間短路。所以，這一電路存在一定的安全隱患，這也是教學中教師和學生應該關注的一個重點問題。按鈕、接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制電路克服了接觸器控制電路中間歇性的缺點，但電路中元件較多�？刂齐娐分辽俸�有5個控制電器，正反停3個按鈕，正反轉(zhuǎn)2個接觸器。這樣線路相對復雜，電路中有兩個按鈕不帶自鎖，具有兩對觸點，一組常開，一組常閉。利用按鈕與接觸器的觸點組成的電路，在按下正轉(zhuǎn)按鈕后再按反轉(zhuǎn)按鈕就沒有反應，這就是連鎖；相反，在反轉(zhuǎn)時按正轉(zhuǎn)按鈕也沒有反應，這樣正反轉(zhuǎn)切換必須要在停機后才能起作用。在實際應用當中，設計的電路既要工作安全也要操作方便，這就是按鈕、接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的特點。優(yōu)點：接觸器連鎖控制線路與按鈕連鎖控制線路組合在一起形成的新電路，具備了以上兩種電路的優(yōu)點，操作方便、安全可靠，還不會造成相間短路。在完成教學任務時，學生應該同時完成作業(yè)記錄表格，培養(yǎng)良好的職業(yè)習慣。
九、位置控制線路的控制電路模塊的教學特點分析：
　　在機械運動過程中，一些部件的行程或位置要進行限制。學生在設計控制電路時要對機械工作性能、結構特點、運動情況、加工工藝及加工情況加以充分的了解，使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、合理，便于操作，維修方便，安全可靠，能夠最大限度地滿足機械加工工藝的要求，但更重要的是確�？刂齐娐饭ぷ鞯陌踩�性和可靠性。學生在學習此部分內(nèi)容時，要經(jīng)常考慮安裝調(diào)試的注意事項：一是要正確連接電器的線圈、正確連接電器元件的觸頭、防止出現(xiàn)寄生電路；二是在控制電路中控制觸頭應合理布置，所有導線的截面積在等于或大于0.55mm2時，必須使用軟管，在布線時嚴禁損傷線芯和導線絕緣；三是在各電器元件接線端子上引入和引出的導線，除了間距很小和元件機械強度很差允許直接架空敷設外，其他導線必須經(jīng)過走線槽進行連接，進入走線槽內(nèi)的導線要完全置于走線槽內(nèi)，并盡可能避免交叉；四是在所有接線端子、導線線頭上，都應套有與電路圖上相應接線號碼一致的編碼套管，并按線號連接，連接必須牢靠，不得松動，并嚴格按照工序要求操作。學生完成作業(yè)項目后，教師要組織小組進行評價和檢查，防止出現(xiàn)錯誤連接和安全事故。
十、小結：
在中職電工電子課實習教學中，異步電動機的檢查與調(diào)整內(nèi)容是教學的重點，我們采取模塊化教學有助于學生更好地理解體會不同正反轉(zhuǎn)控制電路的優(yōu)缺點，學生通過比較學習能夠強化理解和記憶能力，有助于理解此部分內(nèi)容。但在實際工作中，學生會遇到更為復雜的故障，因此只通過教學中簡單的實習是遠遠不夠的，還需要在實習的基礎上進行更深刻的思考與探究。